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基于LabVIEW和DataSocket技术实现网络化测控系统的设计

电子设计 ? 2021-01-06 09:43 ? 次阅读

随着分布式自动测控技术的不断发展,网络化测控系统的研究和应用也受到关注。网络化测控系统实现将计算机网络通信技术、虚拟仪器技术和自动测试技术融为一体,实现了网络化测控。

1网络化测控系统的特点

网络化测控的最大特点就是可以实现资源共享,使现有资源得到充分利用,从而实现多系统、多专家的协同测试与诊断。他解决了己有总线在仪器台数上的限制,使一台仪器为更多的用户使用,实现测量信息的共享,实现整个测控过程的高度自动化、智能化,同时减少了硬件的设置,有效降低了测控系统的成本。另外,网络可以不受地域限制,这就决定了网络化测控系统可以实现远程测控,使测试人员不受时间和空间的限制,随时随地获取所需的信息,同时网络化测控系统还可以实现被测控设备的远距离测试与诊断,这样可以提高测试效率,减少测试人员的工作量。正是由于网络化测控系统的这些优点,使得网络化测控实现技术倍受关注。

2网络化测控实现技术

网络化测控系统的迫切需要,推动了网络化测控实现技术的发展。目前,网络化测控实现技术有:DataSocket,RemoteDeviceAccess,SymantecpcAnywhere,网络化仪器和网络化虚拟仪器技术等。

2.1DataSocket技术

DataSocket技术是NI公司提出的实时测试系统,得到的数据能在网上发布。这是一种基于COM技术对TCP/IP协议进行封装,易于通信网络进行高速传输的技术。DS技术对外提供DSServer和DSAPI。发布者通过DSAPI将测试数据转化成可在网上传输的字节流发给Server,客户方通过DSAPI从Server读取数据,转化成相应的原始数据,这一机制完全屏蔽了通信细节,介质对客户来说是透明的,编程人员也摆脱了应用TCP/IP协议必须编写大量代码的麻烦,简化了系统实现。NI公司的LabWindows/CVI和LabVIEW均完全支持DataSocket技术。利用LabWindows/CVI和LabVIEW开发软件对ActiveX的支持,通过DataSocket控件支持的DataSocket传输协议与远程用户进行通信,就可以实现远程网络化测控。DataSocket工作原理如图1所示。

基于LabVIEW和DataSocket技术实现网络化测控系统的设计

必须注意的是DataSocket技术相当于一种网络接口,并不是直接面向硬件;他通过测控参数的传送,实现远程测控,但是收发双方都必须拥有对应的应用程序。

2.2RDA(RemoteDeviceAccess)技术

RDA是一种远程硬件共享驱动技术。采用客户端、服务器模式,通过NI公司的NIDAQ对应的驱动程序进行工作。NIDAQ是NI公司为其数据采集数据通信硬件产品配备的软件包。其中包括各种数据采集卡的驱动程序和测试管理程序(Measurement&AutomationExplorer)等软件,这些驱动程序支持RDA。NIDAQ的远程装置访问能力使用户可以在本机上直接使用网络上其他计算机上的NI数据采集卡。因此,只需有一台计算机安装了数据采集卡,网内的其他计算机就可以利用这种方法进行远程调用,大大节省了硬件资源。同时在软件编程方面,RDA与使用本机数据采集卡完全一样。

在RDA[2]工作方式下,计算机分RDA服务器端和客户端。任一个计算机可以既是RDA服务器又是RDA客户。RDA服务器要安装NIDAQ6.0(或更高版本)以及DAQ(DataAcquisition)硬件。而RDA客户端应安装LabVIEW和NIDAQ6.0(或更高版本),但并不一定要安装DAQ硬件。客户和服务器也可以使用于不同的平台,例如Windows98/2000平台上。RDA服务器可以使用本机上的数据采集卡,而RDA客户也具有相同的权力去使用服务器上的数据采集卡。值得注意的是,所连接的计算机必须使用相同版本的NIDAQ,否则采集卡无法连上。

RDA技术通过控制局域网或广域网内的远端的数据采集卡,是共享硬件的一种实现方式。RDA是硬件的一种驱动方式,可直接控制硬件。

2.3SymantecpcAnywhere

SymantecpcAnywhere[3]是Symantec公司开发的一种远程控制软件。利用远程控制技术,可以远程连接到被控端计算机,并可以像亲身使用这台计算机那样进行工作。连接到网络上的被控端计算机可以访问被控端有权访问的任何文件。远程控制比其他远程联网方式更快捷有效,尤其当使用被控端计算机上的软件时。在远程控制会话期间运行程序时,实际执行过程是在被控端计算机上完成的。主控端计算机和被控端计算机之间只交换输入和输出信息(如:键盘、鼠标以及屏幕信息)。因为只需在两台计算机之间传输最少量的数据,所以远程控制的性能较高,丢失数据的可能性最小。利用SymantecpcAnywhere可以使本地测控系统网络化,实现远程控制和网络化测控,简单、

可靠、易于操作,而且实时性较好。使用者只需在网络中的所有计算机上装上SymantecpcAnywhere,按要求设置必要的参数,就实现了网络化测控的要求。

SymantecpcAnywhere实际通过获得访问权限,登陆被控端,操控被控端应用程序进行集中式的“点对点”测控。实际使用中存在的问题是窗口刷新速度过慢,有明显延迟,受网络状况的影响较大。

2.4网络化仪器技术

网络化仪器就是把传统测试仪器的测试功能扩展到网络上;网络化仪器是计算机技术、网络通信技术与仪表技术相结合产生的一种新型仪器。主要通过网络化转换器或本身带有嵌入TCP/IP协议的网络接口实现网络化测试。常用的网络转换器有GPID一ENET转换器、RS232/RS485TCP/IP转换器等,网络化转换器把仪器采集到的数据转换成遵从TCP/IP协议的数据,然后再通过网络传输。有些仪器本身带有以太网口,而且内部嵌入TCP/IP协议,仪器采集到的数据可以直接传送到网络上。图2所示为网络化仪器的一般组成结构示意图。目前正在使用的主要有总线网络转换器、网络化传感器、网络化示波器。例如波士电子公司的ETHXXX系列转换器,无需修改系统己有的软件,只需加上转换器即可把总线仪器接入网络;网络化传感器是在智能传感器基础上,把TCP/IP协议嵌入现场智能传感器的ROM中[4]。利用局域网或广域网,处在测控点的网络传感器将测控参数信息加以必要的处理后传输到网络上;网络化示波器如泰克公司的TDS3000B系列示波器,采用内置以太网端口和e*Scope基于Web的仪器控制,集成式以太网端口及扩展数学运算和测量功能的新型高级分析模块,远程操作简便,功能更加强大。所以网络化仪器实际包括2部分:仪器部分和网络接口。

2.5网络化虚拟仪器技术

虚拟仪器的概念是NI公司最早提出的、基于可编程仪器的一种综合的测试技术。他是通用计算机上添加几种带共性的基本仪器硬件模块,通过软件来组合成各种功能的仪器或系统的仪器设计思想。他将计算机技术和测控技术完美结合,充分利用计算机技术,通过用户自己设计、自己定义,满足不同测试需要。他通常由计算机、仪器硬件模块和软件3部分组成。仪器模块的功能主要靠软件实现,仪器的软面板通过显示器显示,如同常规仪器一样使用,不过,虚拟仪器是基于计算机软件系统的,所以他比传统仪器具有更强的数据分析和处理能力。从某种意义上说,计算机和软件就是仪器。网络通信技术和计算机技术的发展促进了虚拟仪器向网络化发展,因为虚拟仪器是基于计算机的,所以可以通过计算机的网卡把计算机连接到网络上,这样再通过适当的网络测控软件,就可以实现虚拟仪器的网络化。网络技术应用到虚拟仪器领域是虚拟仪器发展的必然趋势。网络化虚拟仪器的一般特征是将虚拟仪器、外部设备、被测试点以及数据库等资源纳入网络,实现资源共享、远程测控,共同完成测试任务。使用网络化虚拟仪器,就可以在任何地点、任意时刻取得测试数据信息,而且还可用于远程控制、远程数据采集、远程故障检测、报警等。可以预见“网络即仪器”将成为全新的概念,网络化虚拟仪器将促进仪器界又一次新的革命。而且随着网络化虚拟仪器进一步融入计算机系统,仪器将不再是一个独立的主体,而是信息系统的本体。

3存在的问题和未来发展方向

3.1存在的问题

实时性网络化测控系统必须使测量和控制在限定范围的延时和可靠传输,否则可能造成系统不稳定甚至造成事故。网络测控的实时性要求建立完整有效的通信服务模型,制定有效的实时通信服务机制,成为广大工控生产厂商和用户接收的应用层、用户层协议,进而形成开放的标准。

操控平台无关性

网络化测控系统的网络化测控特性决定了测控系统体系结构,软硬件必须互联网协议化,兼容性强。达到系统的设计和不依赖特定供应商的设备、计算机硬件和软件技术。使用具有透明性的开发平台、操作系统和编程语言。

安全性

由于网络化测控系统的测试数据,控制指令

通过网络TCP/IP协议传输,因此可能受到病毒、黑客的非法入侵与非法操作等威胁,需对系统、软硬件进行安全性设计。

3.2未来发展方向

网络化测控系统的快速发展必然导致网络化测控实现技术的不断发展。各项新技术在网络化测控领域的应用大大促进了网络化测控的进程,方便了系统集成,未来的网络化测控实现技术将遵循以下几个方向的发展:

测控仪器网络化网络化测控必将促使测控仪器网络化,具备网络测控功能,实时传输测量数据。

网络化虚拟仪器快速发展网络技术应用到虚拟仪器领域是虚拟仪器发展的大趋势,网络化虚拟仪器充分利用了虚拟仪器的优点,同时实现了网络化测控。其最终发展将实现“网络即仪器”。

仪器信息化随着网络化虚拟仪器的发展,网络化虚拟仪器将逐步取代硬件仪器,最终将传统仪器的功能融入计算机系统,实现仪器成为信息系统的一部分,最终实现仪器信息化。

测控软件更好的支持网络化测控基于COM和CORBA及网络数据库技术的应用将把B/S和C/S模型推广到测控领域,使网络测试节点成为服务的本体,可以响应不同客户的测控需求。

4结语

网络化测控系统利用计算机技术、网络通信技术、仪表技术、虚拟仪器技术和自动测试技术,实现远程网络化测控。本文对网络化测控系统实现技术进行探讨,分析了目前网络化测控采用的实现技术的各自特点,并对其存在的问题和未来的发展进行了总结。对未来网络化测控实现技术的发展具有指导意义。

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